氟化聚吲哚的制备及其电容性能研究

发布时间：2022-01-21 13:34

　　日益增长的可再生清洁能源的需求推动了超级电容器的广泛研究与应用。作为超级电容器较为重要的一类电极材料,导电聚合物具有电化学可逆性、快速的氧化还原活性、高导电性、低毒性、成本低等优点,使其在超级电容器领域已成为研究热点之一。吲哚结合了苯环和吡咯环的结构而使聚吲哚及其衍生物具有类似聚吡咯和聚对苯的性质,如好的稳定性、电化学可逆性等优点,因此受到了越来越多的关注,然而,聚吲哚类导电聚合物作为超级电容器电极材料的研究还很少。不同取代基团及取代位置对聚吲哚的形貌结构以及电化学性能具有不同的影响。氟作为一种具有最大电负性、除氢外最小的原子半径的特点而被广泛关注,氟化的聚合物也被广泛研究与应用。本论文通过电合成方法制备了聚吲哚及一系列氟化的聚吲哚,并系统研究了氟取代位置、数目对聚吲哚的电合成行为、形貌结构、热重行为以及电容性能等的影响。研究的主要内容如下:1.通过电化学聚合的方法,在乙腈-四丁基四氟硼酸铵（0.1 M）体系中成功制备了聚吲哚。红外光谱证明了吲哚的聚合位点为吲哚吡咯环上的2、3位。电化学测试结果表明,在电流密度为18 A g^-1时,聚吲哚的比电容为112 F g<... 

【文章来源】：江西科技师范大学江西省

【文章页数】：98 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

电池、传统电介质电容器与超级电容器的功率密度与能量密度关系图[12]

第1章3图1-2超级电容器构造图Figure1-2Theconstructiondiagramofsupercapacitor电极是超级电容器中最为重要的组成，它关乎着电容器的比电容大小和循环稳定性，可以说当前对于超级电容器领域而言，最核心的任务就是开发高效稳定的电极材料，即在不牺牲能量密度的前提下提高功率密度，并能够确保整个设备长期稳定的运作。虽然近十年来，各种有希望的超级电容器电极材料（如：碳材料、金属氧化物及导电聚合物等）在比电容和循环稳定性上取得了很大的改善，但高性能、低成本及无污染的电极材料仍然亟待开发[5]。隔膜在超级电容器中用于隔离两端电极，避免两极直接接触而发生短路，同时隔膜还有一个非常重要的作用就是确保离子在正负极之间能够有效的传导[13]。隔膜材料需要具有较高的孔隙率，较低的电阻和良好的化学和电化学稳定性。对于不同的电解液或者其他设备的需求，有些隔膜也需要具有较高的抗撕裂强度，较好的抗酸碱能力等。目前应用较多的隔膜主要包括隔离纸、离子半透膜和有机高分子聚合物等[14]。在超级电容器中，另一个非常关键的组成是电解质。目前最主要的两种类型的电解质分别是固体/半固态电解质和液体电解质。固态电解质通常离子电导率低，这不利于超级电容器的快速充电/放电[15]。但是对于固态电解质来说，很好的解决了泄漏的问题。液体电解质主要包括水性电解质、有机电解质和离子液体。基于酸，碱和中性溶液的三种代表性的水性电解质，具有高的离子电导

第1章4率，但是工作电压窗口较窄。有机电解质具有较宽的电压窗口，但是其易燃的特性带来了许多的安全隐患。相比上面二者，基于离子液体的电解质安全且电化学稳定性好[16]，但是较高的成本会导致整个超级电容器的加工成本变高[17]，不利于大面积的开发制造。因此，各种电解质都具有它的优点和缺点，在电解质的选择上需要考虑实际材料的要求。在传统的电极设备中，有时候还需要导电剂和粘结剂。导电剂是导电碳（如乙炔黑），用于提高电极的导电性。粘结剂的存在有助于活性材料和导电剂的连接，使它们与集电器具有良好的机械附着力[17]。但粘结剂通常是电惰性的，这可能带来更大的内阻。柔性电极是一种新型的电极结构，具有机械稳定性，可实现高精度的质量电容和体积电容。柔性电极通常是由具有高柔性的自支撑电极材料或具有高柔性的集成电极材料设计而成，其中导电剂和粘合剂是不必要的。总的来说，超级电容器已经成为人们生产、生活中重要的电子设备之一，为了能够取保设备长期稳健的运行，那么就需要各个部分能够起到良好的协同效应。1.1.2超级电容器的分类如图1-3所示，根据储能机理的不同，超级电容器可以被分为：以碳基材料为主的电化学双层电容、以金属氧化物和导电聚合物类材料为主的赝电容电容器、和由不同储能机理的电极材料复合而成的混合型超级电容器[18,19]。图1-3超级电容器的分类Figure1-3Classificationofsupercapacitors

【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米纤维聚苯胺在电化学电容器中的应用[J]. 陈宏,陈劲松,周海晖,焦树强,陈金华,旷亚非.  物理化学学报. 2004(06)



本文编号：3600355